JP4448957B2 - Magnetic measuring device and magnetic measuring method - Google Patents

Magnetic measuring device and magnetic measuring method Download PDF

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本発明は、磁気計測装置及び磁気計測方法に関し、より詳細には、地磁気を検出して方位角を算出する方位角計測に際し、磁気センサのオフセット補正を行うようにした磁気計測装置及び磁気計測方法に関する。   The present invention relates to a magnetic measurement apparatus and a magnetic measurement method, and more particularly, to a magnetic measurement apparatus and a magnetic measurement method that perform offset correction of a magnetic sensor in azimuth measurement for detecting geomagnetism and calculating an azimuth. About.

一般に、地磁気を検出して方位角を算出する方位角計測装置においては、地磁気(定常磁界)と方位角計測装置に固定された磁石などによって発生する地磁気以外の磁界を区別することが重要である。地磁気以外の磁界は、磁気測定データ群から適切な手段を用いてオフセット(基準点)として算出され、磁気計測値からオフセットを差し引くことによって地磁気を求めることが出来る。このオフセットは、方位角測定装置に付随した磁性体(例えば、メモリカード)の装着及び取り外し等で大きく変化する。   In general, in an azimuth measuring device that detects geomagnetism and calculates an azimuth angle, it is important to distinguish between geomagnetism (stationary magnetic field) and a magnetic field other than geomagnetism generated by a magnet fixed to the azimuth measuring device. . Magnetic fields other than geomagnetism are calculated as offsets (reference points) from the magnetic measurement data group using appropriate means, and the geomagnetism can be obtained by subtracting the offset from the magnetic measurement values. This offset varies greatly depending on the attachment and removal of a magnetic material (for example, a memory card) attached to the azimuth measuring device.

図6は、従来の方位角計測装置の動作を説明するためのフローチャートを示す図である。まず、磁気センサで磁気データを取得し(S1)、A/D変換部で量子化した磁気データをデータ取捨選択部で使用するか否かを判定する(S2)。“使用する”と判定した磁気データをデータバッファに保存記憶し、保存記憶した磁気データの個数が所定規定値を超えると、一番古い磁気データをデータバッファから破棄する(S5)。保存記憶した磁気データの個数が所定規定値以下の場合には、新たな取得した磁気データをデータバッファに加え(S4)、上述したS1からS3の動作を繰り返す。   FIG. 6 is a flowchart illustrating the operation of the conventional azimuth measuring device. First, magnetic data is acquired by the magnetic sensor (S1), and it is determined whether or not the magnetic data quantized by the A / D conversion unit is used by the data selection unit (S2). The magnetic data determined to be “used” is stored in the data buffer, and when the number of stored magnetic data exceeds a predetermined specified value, the oldest magnetic data is discarded from the data buffer (S5). If the number of magnetic data stored and stored is less than or equal to the predetermined specified value, the newly acquired magnetic data is added to the data buffer (S4), and the operations from S1 to S3 are repeated.

上述したS5により一番古い磁気データをデータバッファから破棄すると、次に、新たな取得した磁気データをデータバッファに加える(S6)。データバッファ内の磁気データ群(複数のデータ)を、データバッファ適否判定部でオフセット計算に適しているか否かを判定し(S7)、“適している”と判定したデータバッファ内の磁気データ群からオフセットをオフセット計算部で計算する(S8)。データバッファ適否判定部で“適している”と判定しなかった場合には、上述したS1に戻る。   When the oldest magnetic data is discarded from the data buffer in S5 described above, next newly acquired magnetic data is added to the data buffer (S6). The magnetic data group (a plurality of data) in the data buffer is determined by the data buffer suitability determination unit as to whether or not it is suitable for offset calculation (S7), and the magnetic data group in the data buffer determined as “suitable” The offset is calculated by the offset calculation unit (S8). If the data buffer suitability determination unit does not determine “suitable”, the process returns to S1 described above.

S8で計算したオフセットを、オフセット良否判定部で判定し(S9)、“良”と判定したオフセットを、オフセット補正計算部でオフセット補正計算用のオフセットとして採用更新する(S10)。オフセット良否判定部で“良”と判定しなかった場合には、上述したS1に戻る。このようにして、量子化された磁気データを、その時点で採用されているオフセットを用いて補正し、方位角計算部で方位角を計算して出力する。   The offset calculated in S8 is determined by the offset quality determination unit (S9), and the offset determined as “good” is adopted and updated as an offset correction calculation offset by the offset correction calculation unit (S10). When the offset quality determination unit does not determine “good”, the process returns to S1 described above. In this way, the quantized magnetic data is corrected using the offset adopted at that time, and the azimuth calculation unit calculates the azimuth and outputs it.

オフセットについては、例えば、特許文献1に開示されている。この特許文献1のものは、方位角計測装置における磁気センサのオフセットを補正するもので、携帯電話の向きを任意に変化させるだけで、磁気センサの各軸出力に対するオフセット情報を算出することができ、オフセットのキャリブレーション作業を容易化して、オフセットのキャリブレーションを行う際の利用者の負担を軽減するようにしたものである。   About offset, it is disclosed by patent document 1, for example. The thing of this patent document 1 correct | amends the offset of the magnetic sensor in an azimuth measuring device, and offset information with respect to each axis | shaft output of a magnetic sensor can be calculated only by changing the direction of a mobile telephone arbitrarily. Thus, the offset calibration work is facilitated to reduce the burden on the user when performing offset calibration.

また、上述した特許文献1に示されているように、得られた磁気データからオフセットまでの距離のばらつきが最小になるように、オフセットの座標を統計的手法によって推定することが出来る。具体的には、磁気データはオフセットを中心とする球面上に分布するので、磁気データが分布する球の中心座標を求めれば、それが即ちオフセットとなる。   Further, as shown in Patent Document 1 described above, the offset coordinates can be estimated by a statistical method so that the variation in distance from the obtained magnetic data to the offset is minimized. Specifically, since magnetic data is distributed on a spherical surface centered at the offset, if the center coordinates of the sphere on which the magnetic data is distributed are obtained, that is, the offset.

このような磁気計測方法では、磁気データの分布する範囲に限定はなく、例えば、利用者が方位角計測装置を円状に動かした時に取得された磁気データでも良いし、手に持って歩行中に手が自然に振れた時に取得された磁気データでも良い。このため、オフセットのキャリブレーションについて利用者がなんら意識することなく、磁気計測装置の移動や通常操作時に、計測値が変化するだけで、オフセットのキャリブレーションを実現することが可能となり、オフセットのキャリブレーションを行う際の利用者の負担をほとんどなくすことが出来る。   In such a magnetic measurement method, the range in which magnetic data is distributed is not limited. For example, the magnetic data acquired when the user moves the azimuth measuring device in a circle may be used, or the user may walk while holding the hand. Magnetic data acquired when the hand naturally shakes may be used. For this reason, it is possible to realize offset calibration by simply changing the measured value during movement or normal operation of the magnetic measurement device without any user awareness of offset calibration. It is possible to eliminate the burden on the user when performing the operation.

なお、地磁気センサによる方位角の算出に際し、3軸型の地磁気センサを用いることなく、2軸型の地磁気センサを用いて、車体の着磁や周囲の磁界の影響を補正するために、予め地磁気センサのキャリブレーションを行うようにしたものはすでに提案されている(例えば、特許文献2参照)。   In addition, when calculating the azimuth angle by the geomagnetic sensor, in order to correct the influence of the magnetization of the vehicle body and the surrounding magnetic field using the biaxial geomagnetic sensor without using the triaxial geomagnetic sensor, A sensor that has been calibrated has already been proposed (see, for example, Patent Document 2).

また、従来の方位角計測装置としては、特許文献3のものが提案されている。この特許文献3のものは、地磁気センサで地磁気を検出し、その地磁気の方向や大きさを計測して車両の進行方位を決める車両地磁気センサにおいて、車両の一般的な走行中に各方位の地磁気を取り込み、そのデータ値からオフセットを計算して補正するもので、走行方位に係るデータ軌跡に関して、X−Y座標面の原点Oを中心にしてその周りを等角度の16の方位領域に分割し、各方位領域ごとにデータから平均値を求めるようにしたものである。   Moreover, as a conventional azimuth measuring device, the thing of patent document 3 is proposed. This patent document 3 is a vehicle geomagnetic sensor that detects the geomagnetism with a geomagnetic sensor and determines the traveling direction of the vehicle by measuring the direction and magnitude of the geomagnetism. The data trajectory related to the traveling direction is divided into 16 equiangular azimuth regions around the origin O of the XY coordinate plane. The average value is obtained from the data for each azimuth region.

また、特許文献4に記載のものは、磁力計により測定された成分を周期的に検出し、その際、短時間の磁界変化が磁力計に実質的に作用を及ぼさないように障害を抑制することにより、地磁気の方向を算出して、地磁気の方向や車両の走行方向を得るもので、測定データを象限に分け、特定の象限数にデータがたまったらオフセットを更新するものである。   Moreover, the thing of patent document 4 detects the component measured with the magnetometer periodically, and suppresses a disorder | damage | failure so that a short-time magnetic field change may not have an effect | action to a magnetometer in that case Thus, the direction of the geomagnetism is calculated to obtain the direction of the geomagnetism and the traveling direction of the vehicle. The measurement data is divided into quadrants, and the offset is updated when the data accumulates in a specific number of quadrants.

また、特許文献5に記載のものは、ホール素子を用いて検出された地磁気に基づいて方位を計測するもので、補正値記憶部には、X軸ホール素子及びY軸ホール素子の基準値が記憶され、補正計算部は、この基準値を用いることにより、X軸ホール素子及びY軸ホール素子の出力増幅値を補正し、地磁気の各軸成分に比例した値だけを取り出すように構成されたものである。   In addition, the device described in Patent Document 5 measures the azimuth based on the geomagnetism detected using the Hall element, and the reference value of the X-axis Hall element and the Y-axis Hall element is stored in the correction value storage unit. The correction calculation unit is configured to correct the output amplification values of the X-axis Hall element and the Y-axis Hall element by using this reference value, and to extract only a value proportional to each axis component of geomagnetism. Is.

また、特許文献6に記載のものは、地磁気センサの入力軸の方向と、姿勢検出装置の基準軸の方向との間の取り付け角誤差を補正して高精度の方位角計測装置を提供するもので、地磁気データに対して取付け角誤差補正を行い、補正された地磁気データを演算する取付け角補正演算部と、姿勢データを用いて地磁気データを座標変換し、地磁気データを出力する座標変換回路と、地磁気データに基づいて方位角を計算する方位角計算回路とを備えたものである。   In addition, the device described in Patent Document 6 provides a highly accurate azimuth measuring device by correcting an attachment angle error between the direction of the input shaft of the geomagnetic sensor and the direction of the reference axis of the posture detecting device. And a mounting angle correction calculation unit that performs mounting angle error correction on the geomagnetic data and calculates the corrected geomagnetic data, and a coordinate conversion circuit that converts the geomagnetic data using the attitude data and outputs the geomagnetic data. And an azimuth calculation circuit for calculating an azimuth based on geomagnetic data.

また、特許文献7に記載のものは、地磁気の水平成分を、互いに直交する磁気検出コイルにより2成分の電圧出力信号に分けて検出し、その電圧出力信号を、信号校正演算手段を備えたマイクロコンピュータに入力して地磁気の磁北に対する方位角データを演算して出力する地磁気センサによる方位角計測装置で、マイクロコンピュータからの各方位角データに対応する補正値を演算して各方位角データを加算する補正処理手段を設けたものである。   Further, the one described in Patent Document 7 detects a horizontal component of geomagnetism by dividing it into two component voltage output signals by magnetic detection coils orthogonal to each other, and the voltage output signal is detected by a micro that includes signal calibration calculation means. An azimuth angle measuring device that uses a geomagnetic sensor to calculate and output azimuth angle data for the magnetic north of a magnetic field that is input to a computer, calculates the correction value corresponding to each azimuth angle data from the microcomputer, and adds each azimuth angle data Correction processing means is provided.

国際公開第2004/3476号パンフレット(特願2003−35101号)International Publication No. 2004/3476 pamphlet (Japanese Patent Application No. 2003-35101) 特開平9−325029号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-325029 特開昭60−1510号公報JP 60-1510 A 特表平2−501854号公報Japanese National Patent Publication No. 2-501854 特開2003−65791号公報JP 2003-65791 A 特開2003−42766号公報JP 2003-42766 A 特開平10−132568号公報JP-A-10-132568

しかしながら、上述した特許文献1に記載されている方法では、磁気データが球面上の狭い領域に集中するほどオフセットの計算精度は悪くなる。このことは、磁気データにノイズが多いほど、磁気センサの出力が量子化される際の量子化数が小さくなればなるほど顕著になる。   However, in the method described in Patent Document 1 described above, the offset calculation accuracy becomes worse as the magnetic data is concentrated in a narrow area on the spherical surface. This becomes more prominent as the noise in the magnetic data increases and the quantization number when the output of the magnetic sensor is quantized decreases.

例えば、携帯電話やPDA(Personal Digital Assistant;携帯情報端末)に磁気センサとGPS(Grobal Positioning system;全地球測位システム)を搭載しマンナビゲーションシステムを構築する場合、利用者に意識をさせずに磁気センサのオフセットキャリブレーションが行われることが好ましい。従って、利用者が手に持って歩行している間に取得された磁気データや、携帯端末に表示される地図を見ながら向きを変えたりしている間に取得された磁気データでオフセットを計算する必要がある。このような磁気データは、球面上の一部の領域にしか分布しておらず、計算されるオフセットは大きな誤差を有するという問題がある。   For example, when building a man navigation system with a magnetic sensor and GPS (Global Positioning System) installed in a mobile phone or PDA (Personal Digital Assistant), the magnetism can be made without making the user aware of it. Preferably, sensor offset calibration is performed. Therefore, the offset is calculated using the magnetic data acquired while the user is walking with his / her hand or the magnetic data acquired while changing the direction while viewing the map displayed on the mobile terminal. There is a need to. Such magnetic data is distributed only in a partial region on the spherical surface, and there is a problem that the calculated offset has a large error.

また、上述した特許文献3及び4のものでは、測定時間を分割した各領域全てに所定数のデータが格納された後でオフセットを計算するために、例えば、携帯機器のように、使用時に必ずしも空間を分割した全領域にデータを格納できない場合には、オフセットを算出できないという問題があった。また、特許文献3及び4においては、空間を分割した各領域に複数のデータが格納された場合には、その代表値をとるかまたは平均値を算出してオフセットの計算に用いるために、空間内のデータの分布に偏りがあったとしても算出されたオフセットは良好なものとして扱われるという欠点があった。   Further, in the above-mentioned Patent Documents 3 and 4, in order to calculate the offset after a predetermined number of data is stored in all the areas obtained by dividing the measurement time, it is not always necessary at the time of use such as a portable device. When data cannot be stored in all areas divided into spaces, there is a problem that an offset cannot be calculated. In Patent Documents 3 and 4, when a plurality of data is stored in each area obtained by dividing the space, the representative value is taken or an average value is calculated and used for offset calculation. Even if there is a bias in the distribution of data, the calculated offset is treated as a good one.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、地磁気以外の磁界をオフセットとして算出するに際し、磁気センサのオフセットの信頼性を向上させるようにした磁気計測装置及び磁気計測方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to improve the reliability of offset of a magnetic sensor when calculating a magnetic field other than geomagnetism as an offset. And providing a magnetic measurement method.

本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項1に記載の発明は、地磁気を検出して方位角を算出する方位角計測に際してオフセット補正を行う磁気計測装置において、複数の領域に分割された2次元又は3次元の測定空間内で繰り返し磁気を検出する磁気検出手段と、該磁気検出手段により取得された磁気データを記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶された磁気データから、該磁気データの分布する領域の数と各領域内の磁気データの個数からなる分布情報を算出する分布情報算出手段と、該分布情報算出手段により算出された分布情報に基づき、記憶された磁気データ群から算出されたオフセットを採用するか否かを判定するオフセット良否判定手段と、該オフセット良否判定手段によりオフセットを採用すると判定された場合に、採用されたオフセットを用いてオフセット補正を行うオフセット補正計算部とを備えたことを特徴とする。 The present invention was made to achieve such an object, and the invention according to claim 1 is a magnetic measurement device that performs offset correction in azimuth measurement for detecting terrestrial magnetism and calculating azimuth. Magnetic detection means for repeatedly detecting magnetism in a two-dimensional or three-dimensional measurement space divided into a plurality of regions, storage means for storing magnetic data acquired by the magnetic detection means, and storage means stored in the storage means Based on the distribution information calculated by the distribution information calculation means, the distribution information calculation means for calculating the distribution information consisting of the number of areas where the magnetic data is distributed and the number of magnetic data in each area from the magnetic data , An offset quality determination unit that determines whether or not to use an offset calculated from the stored magnetic data group, and an offset is employed by the offset quality determination unit If it is determined, characterized by comprising an offset correction calculation unit which performs offset correction by using the adopted offset.

また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記分布情報算出手段により取得された分布情報に基づき、取得データ群のオフセットを計算するに適しているか否かを判定するデータバッファ適否判定手段と、該データバッファ適否判定手段でオフセットを計算するに適していると判断された磁気データ群に基づいて、オフセット計算を行うオフセット計算部とを備えたことを特徴とする。 The invention according to claim 2 determines whether or not the invention according to claim 1 is suitable for calculating the offset of the acquired data group based on the distribution information acquired by the distribution information calculating means. A data buffer suitability determining means for performing offset calculation based on a magnetic data group determined to be suitable for calculating an offset by the data buffer suitability determining means. .

また、請求項に記載の発明は、請求項に記載の発明において、前記分布情報に基づいて前記オフセットの信頼性情報を算出するオフセット信頼性情報算出手段を備え、前記オフセット信頼性情報を外部に出力することを特徴とする。 The invention according to claim 3 is the invention according to claim 2 , further comprising offset reliability information calculation means for calculating reliability information of the offset based on the distribution information, and the offset reliability information is It is characterized by output to the outside .

また、請求項に記載の発明は、請求項1乃至にいずれかに記載の発明において、前記複数の領域の中で最も磁気データの個数が多い領域に分布する磁気データの中で、最も古い磁気データを前記記憶手段から破棄することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the magnetic data distributed in a region having the largest number of magnetic data among the plurality of regions is the most. The old magnetic data is discarded from the storage means.

また、請求項に記載の発明は、請求項に記載の発明において、前記記憶手段は、オフセット計算用に記憶されたすべての磁気データの中で最も古い磁気データを、任意の時間間隔で破棄することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the invention of the fourth aspect , the storage means stores the oldest magnetic data among all the magnetic data stored for offset calculation at an arbitrary time interval. It is characterized by discarding.

また、請求項に記載の発明は、地磁気を検出して方位角を算出する方位角計測に際してオフセット補正を行う磁気計測装置において、複数の領域に分割された3次元の測定空間内で繰り返し磁気を検出する磁気検出手段と、該磁気検出手段により取得された磁気データを記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶された磁気データから、該磁気データの分布する領域の数と各領域内の磁気データの個数からなる分布情報を算出する分布情報算出手段と、該分布情報算出手段により算出された分布情報に基づき、記憶された磁気データ群から算出されたオフセットを採用するか否かを判定するオフセット良否判定手段と、該オフセット良否判定手段によりオフセットを採用すると判定された場合に、採用されたオフセットを用いてオフセット補正を行うオフセット補正計算部とを備え、前記領域が、互いに直交する3つの平面によって仕切られた領域であることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a magnetic measurement apparatus for performing offset correction in azimuth measurement for detecting geomagnetism and calculating an azimuth angle, wherein repetitive magnetism is performed in a three-dimensional measurement space divided into a plurality of regions. A magnetic detection means for detecting the magnetic data, a storage means for storing the magnetic data acquired by the magnetic detection means, and from the magnetic data stored in the storage means, the number of areas in which the magnetic data is distributed and Distribution information calculation means for calculating distribution information consisting of the number of magnetic data, and whether to use an offset calculated from a stored magnetic data group based on the distribution information calculated by the distribution information calculation means Offset quality determining means, and when the offset quality determining means determines that the offset is to be adopted, the offset compensation is performed using the adopted offset. And a offset correction calculation unit for performing the region, characterized in that it is a region partitioned by three planes perpendicular to each other.

また、請求項に記載の発明は、地磁気を検出して方位角を算出する方位角計測に際してオフセット補正を行う磁気計測方法において、複数の領域に分割された2次元又は3次元の測定空間内で繰り返し磁気を検出する磁気検出ステップと、該磁気検出ステップにより取得された磁気データを記憶する記憶ステップと、該記憶ステップにより記憶された磁気データに基づいて、該磁気データが分布する領域の数と、該各領域に分布する磁気データの個数からなる分布情報を算出する算出ステップと、該算出ステップにより算出された分布情報に基づき、記憶された磁気データ群から算出されたオフセットを採用するか否かを判定する判定ステップと、該判定ステップによりオフセットを採用すると判定された場合に、採用されたオフセットを用いてオフセット補正を行うオフセット補正ステップとを有することを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a magnetic measurement method for performing offset correction in azimuth measurement for detecting terrestrial magnetism and calculating an azimuth angle, in a two-dimensional or three-dimensional measurement space divided into a plurality of regions. A magnetic detection step for repeatedly detecting magnetism, a storage step for storing the magnetic data acquired by the magnetic detection step, and a number of regions in which the magnetic data is distributed based on the magnetic data stored by the storage step A calculation step for calculating distribution information including the number of magnetic data distributed in each region, and an offset calculated from a stored magnetic data group based on the distribution information calculated by the calculation step . A determination step for determining whether or not to adopt the offset when the determination step determines that the offset is to be adopted. There are characterized by having a offset compensation step of performing an offset correction.

また、請求項に記載の発明は、請求項に記載の発明において、前記算出ステップにより算出された分布情報に基づき、記憶された磁気データ群がオフセットを計算するに適しているか否かを判定するデータ適否判定ステップと、該データ適否判定ステップでオフセットを計算するに適していると判断された磁気データ群に基づいて、オフセット計算を行うオフセット算出ステップとを有することを特徴とする。 Further, in the invention described in claim 8 , in the invention described in claim 7 , based on the distribution information calculated by the calculating step, it is determined whether or not the stored magnetic data group is suitable for calculating the offset. A data suitability determining step for determining , and an offset calculating step for performing offset calculation based on the magnetic data group determined to be suitable for calculating the offset in the data suitability determining step .

また、請求項に記載の発明は、請求項又はに記載の発明において、前記記憶ステップで記憶された磁気データから、前記複数の領域の中で最も磁気データの個数が多い領域に分布する磁気データの中で、最も古い磁気データを破棄する破棄ステップをさらに有することを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, in the invention of the sixth or seventh aspect , the magnetic data stored in the storing step is distributed in a region having the largest number of magnetic data among the plurality of regions. The method further comprises a discarding step of discarding the oldest magnetic data among the magnetic data to be performed.

また、請求項10に記載の発明は、請求項に記載の発明において、前記破棄ステップは、オフセット計算用に記憶されたすべての磁気データの中で最も古い磁気データを、任意の時間間隔で破棄する第2の破棄ステップをさらに有することを特徴とする。 According to a tenth aspect of the present invention, in the invention according to the ninth aspect , in the discarding step, the oldest magnetic data among all the magnetic data stored for offset calculation is replaced at an arbitrary time interval. The method further comprises a second discarding step for discarding.

本発明による磁気計測装置は、複数の領域に分割された2次元又は3次元の測定空間内で繰り返し磁気を検出する磁気検出手段と、この磁気検出手段により取得された磁気データを記憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶された磁気データから、磁気データの分布する領域の数と各領域内の磁気データの個数からなる分布情報を算出する分布情報算出手段と、この分布情報算出手段により算出された分布情報に基づき、記憶された磁気データ群から算出されたオフセットを採用するか否かを判定するオフセット良否判定手段と、このオフセット良否判定手段によりオフセットを採用すると判定された場合に、採用されたオフセットを用いてオフセット補正を行うオフセット補正計算部とを備えたので、磁気データが球面上のどの程度の領域に分布しているか観測し、計算されるオフセットの信頼性情報を計算することができる。
A magnetic measurement apparatus according to the present invention includes a magnetic detection means for repeatedly detecting magnetism in a two-dimensional or three-dimensional measurement space divided into a plurality of regions, and a storage means for storing magnetic data acquired by the magnetic detection means. And distribution information calculation means for calculating distribution information comprising the number of magnetic data distribution areas and the number of magnetic data in each area from the magnetic data stored in the storage means, and the distribution information calculation means Employed when it is determined that the offset is determined to be adopted by the offset quality determining means that determines whether or not to use the offset calculated from the stored magnetic data group based on the distributed information. since a offset correction calculation unit that performs the offset correction using the offset, region magnetic data how much on the sphere It can be observed either distributed, to calculate the reliability information of the calculated offset.

また、磁気データを取捨選択的に格納し、球面上の広い領域に磁気データが分布するようにする手法を提供することができる。   Also, it is possible to provide a method for selectively storing magnetic data and distributing the magnetic data over a wide area on the spherical surface.

以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明の磁気計測装置の実施例1を説明するための構成図である。この実施例1における方位角計測装置は、x軸磁気センサ21aとy軸磁気センサ21bとz軸磁気センサ21cを備えた3軸磁気センサ21(以下、実施例の説明においても磁気センサという)を有している。A/D変換部25は、磁気センサ駆動電源部23により駆動されるマルチプレクサ部22を介して、磁気センサ増幅部24により増幅された磁気センサ21の出力を量子化するものである。   FIG. 1 is a configuration diagram for explaining a first embodiment of the magnetic measuring apparatus of the present invention. The azimuth angle measuring apparatus according to the first embodiment includes a three-axis magnetic sensor 21 including an x-axis magnetic sensor 21a, a y-axis magnetic sensor 21b, and a z-axis magnetic sensor 21c (hereinafter also referred to as a magnetic sensor in the description of the embodiment). Have. The A / D conversion unit 25 quantizes the output of the magnetic sensor 21 amplified by the magnetic sensor amplification unit 24 via the multiplexer unit 22 driven by the magnetic sensor drive power supply unit 23.

データ取捨選択部26は、A/D変換部25で量子化された磁気データを使用するか否か判定するものである。オフセット計算用のデータバッファ27は、データ取捨選択部26で“使用する”と判定された磁気データを記憶するとともに、新たに加えられた磁気データにより、データバッファ27の記憶容量を超えた場合には、破棄データ選定部28で選定されたデータ保有数の一番多い象限の中の一番古い磁気データを破棄するものである。   The data sorting / selection unit 26 determines whether to use the magnetic data quantized by the A / D conversion unit 25. The data buffer 27 for offset calculation stores the magnetic data determined to be “used” by the data selection unit 26, and when the storage capacity of the data buffer 27 is exceeded by newly added magnetic data. Is to discard the oldest magnetic data in the quadrant with the largest number of data held selected by the discard data selection unit 28.

データ分布情報算出部29は、データバッファ27に記憶されている磁気データに基づいて、この磁気データが分布する領域の数と、この領域の各々に分布する磁気データの数を領域毎に算出するものである。   Based on the magnetic data stored in the data buffer 27, the data distribution information calculation unit 29 calculates the number of regions in which the magnetic data is distributed and the number of magnetic data distributed in each of the regions for each region. Is.

データバッファ適否判定部30は、データバッファ27内の磁気データ群をオフセット計算に適しているか否か判定するとともに、データ分布情報算出部29により算出された領域の数及び各領域内の磁気データの個数が規定値以上であるか否かを判定するものである。オフセット計算部31は、データバッファ適否判定部30で“適している”と判定されたデータバッファ27内の磁気データ群からオフセットを計算するものである。   The data buffer suitability determination unit 30 determines whether or not the magnetic data group in the data buffer 27 is suitable for offset calculation, and the number of regions calculated by the data distribution information calculation unit 29 and the magnetic data in each region. It is determined whether or not the number is not less than a specified value. The offset calculation unit 31 calculates an offset from the magnetic data group in the data buffer 27 determined to be “suitable” by the data buffer suitability determination unit 30.

オフセット良否判定部32は、オフセット計算部31で計算されたオフセットの良否を判定するものである。オフセット補正計算部33は、オフセット良否判定部32で“良”と判定されたオフセットを、オフセット補正計算用のオフセットとして採用更新し、更新されたオフセットを用いて補正するものである。方位角計算部34は、補正されたオフセットに基づき、方位角を計算して出力するものである。オフセット信頼性情報算出部35は、データ分布情報算出部29により算出された分布情報に基づき信頼性情報を出力するものである。   The offset quality determination unit 32 determines the quality of the offset calculated by the offset calculation unit 31. The offset correction calculation unit 33 adopts and updates the offset determined as “good” by the offset quality determination unit 32 as an offset for offset correction calculation, and corrects the offset using the updated offset. The azimuth calculation unit 34 calculates and outputs the azimuth based on the corrected offset. The offset reliability information calculation unit 35 outputs reliability information based on the distribution information calculated by the data distribution information calculation unit 29.

また、上述したデータバッファ27は、複数の領域の中で最も使用可能な磁気データの数が多い領域に分布する磁気データの中で、最も古い磁気データを破棄するものであり、また、オフセット計算用に記憶されたすべての磁気データの中で最も古い磁気データを、任意の時間間隔で破棄するものである。
なお、上述した説明では、3軸の磁気センサについて説明したが、2軸の磁気センサを用いることも可能である。
The data buffer 27 described above discards the oldest magnetic data among the magnetic data distributed in the area having the largest number of usable magnetic data among the plurality of areas, and calculates the offset. The oldest magnetic data among all the magnetic data stored for the purpose is discarded at an arbitrary time interval.
In the above description, the triaxial magnetic sensor has been described. However, a biaxial magnetic sensor can be used.

図2は、図1に示した実施例1の方位角計測装置の動作を説明するためのフローチャートを示す図である。まず、磁気データは適当なサンプリング間隔で、磁気センサ21で取得し(S11)、取得した磁気データをデータ取捨選択部26で使用するか否か判定する(S12)。“使用する”と判定された磁気データを、データバッファ27に格納(保存記憶)する。格納した磁気データの個数が規定数を超えた場合は(S13)、データ保有数の一番多い象限の中の一番古いデータを破棄データ選定部28で選定して破棄する(S15)。格納した磁気データの個数が所定規定値以下の場合には、新たに取得した磁気データをオフセット計算用のデータバッファ27に加え(S14)、上述したS11からS13の動作を繰り返す。   FIG. 2 is a flowchart for explaining the operation of the azimuth angle measuring apparatus according to the first embodiment shown in FIG. First, magnetic data is acquired by the magnetic sensor 21 at an appropriate sampling interval (S11), and it is determined whether or not the acquired magnetic data is used by the data selection unit 26 (S12). The magnetic data determined to be “used” is stored (saved) in the data buffer 27. When the number of stored magnetic data exceeds the specified number (S13), the oldest data in the quadrant with the largest number of data is selected by the discard data selection unit 28 and discarded (S15). If the number of stored magnetic data is less than or equal to the predetermined specified value, the newly acquired magnetic data is added to the offset calculation data buffer 27 (S14), and the above-described operations of S11 to S13 are repeated.

上述したS15により一番古い磁気データをデータバッファ27から破棄すると、次に、新たに取得した磁気データをデータバッファ27に加える(S16)。データ分布情報算出部29では、データバッファ27に記憶されている磁気データに基づいて、この磁気データが分布する領域の数と、この領域の各々に分布する磁気データの個数を領域毎に算出する。   When the oldest magnetic data is discarded from the data buffer 27 in S15 described above, the newly acquired magnetic data is then added to the data buffer 27 (S16). Based on the magnetic data stored in the data buffer 27, the data distribution information calculation unit 29 calculates the number of regions in which the magnetic data is distributed and the number of magnetic data distributed in each of the regions for each region. .

データバッファ適否判定部30では、データバッファ27内の磁気データ群をオフセット計算に適しているか否か判定するとともに、データ分布情報算出部29により算出された領域の数及び各領域内の磁気データの個数が規定値以上であるか否かを判定する(S17)。データバッファ適否判定部30で“適している”と判定した場合には、さらに、規定数の象限に規定個数以上の磁気データがあるかどうかを判断し(S18)、規定個数以上の磁気データがあれば、データバッファ27内の磁気データ群からオフセットをオフセット計算部31で計算する(S19)。S17において“適している”と判定されなかった場合には、上述したS11に戻る。また、S18において、規定個数以上の磁気データがなければ、上述したS11に戻る。   The data buffer suitability determination unit 30 determines whether or not the magnetic data group in the data buffer 27 is suitable for offset calculation, and the number of regions calculated by the data distribution information calculation unit 29 and the magnetic data in each region. It is determined whether the number is equal to or greater than a specified value (S17). If the data buffer suitability determining unit 30 determines that it is “suitable”, it is further determined whether or not there is a predetermined number or more of magnetic data in a specified number of quadrants (S18). If there is, the offset calculation unit 31 calculates an offset from the magnetic data group in the data buffer 27 (S19). If it is not determined as “suitable” in S17, the process returns to S11 described above. If there is no more magnetic data than the specified number in S18, the process returns to S11 described above.

次に、オフセット計算部31で計算したオフセットをオフセット良否判定部32で良否の判定をし(S20)、“良”と判定したオフセットを、オフセット補正計算用のオフセットとして採用更新する(S21)。オフセット良否判定部32で“良”と判定しなかったオフセットは、上述したS11に戻る。このようにして、量子化された磁気データを、その時点で採用されているオフセットを用いて補正し、方位角計算部34で方位角を計算して出力する。   Next, the offset calculation unit 31 determines whether the offset is good or not (S20), and adopts and updates the offset determined as “good” as an offset correction calculation offset (S21). The offset that is not determined as “good” by the offset quality determination unit 32 returns to S11 described above. In this way, the quantized magnetic data is corrected using the offset employed at that time, and the azimuth calculation unit 34 calculates the azimuth and outputs it.

計算されるオフセットの誤差を少なくするために、通常いくつかの工夫が施される。例えば、取得した磁気データのすべてをオフセット計算用のデータバッファに格納するのではなく、特定の条件を満たした場合にのみ格納するようにしても良い。この特定の条件とは、例えば、オフセット計算用のデータバッファ中で一番新しい磁気データと、新たに取得された磁気データの距離を計算し、一定値以上でなければデータバッファに加えないようにすることが考えられる。この特定の条件を満たすようにすることにより、磁気計測装置が静止しているあるいは狭い領域でしか動いていないときに、データバッファに同じ磁気データばかりが格納されるのを防ぐことができる。   In order to reduce the error of the calculated offset, usually some measures are taken. For example, all of the acquired magnetic data may not be stored in the data buffer for offset calculation, but may be stored only when a specific condition is satisfied. The specific condition is, for example, that the distance between the newest magnetic data in the data buffer for offset calculation and the newly acquired magnetic data is calculated. It is possible to do. By satisfying this specific condition, it is possible to prevent the same magnetic data from being stored in the data buffer when the magnetic measuring device is stationary or moving only in a narrow area.

また、磁気データが格納されたデータバッファの適否を調べ、オフセットを計算するに適さない場合には、オフセットを計算しないようにすることができる。これにより、信頼性のないオフセットをわざわざ計算する手間を省くことができる。大抵の場合、データバッファの適否は、オフセットの良否を判定することでも調べることができる。この場合、データバッファの適否の判定に基づいてオフセットの計算が行われるので、計算されたオフセット値から得られる情報を他の箇所で使用することができる。データバッファの適否判断は、例えば、データバッファ中の磁気データの最大値と最小値の差で判定することができる。最大値と最小値の差が小さい場合には、データの分布範囲が狭く、大きな誤差を含むオフセットが計算される可能性があるためオフセット計算には適さない。   Further, the suitability of the data buffer in which the magnetic data is stored is checked, and if it is not suitable for calculating the offset, the offset can not be calculated. As a result, it is possible to save the trouble of calculating the unreliable offset. In most cases, the suitability of the data buffer can also be checked by determining the quality of the offset. In this case, since the offset is calculated based on the determination of the suitability of the data buffer, information obtained from the calculated offset value can be used in other places. The suitability of the data buffer can be determined by, for example, the difference between the maximum value and the minimum value of the magnetic data in the data buffer. When the difference between the maximum value and the minimum value is small, the data distribution range is narrow, and an offset including a large error may be calculated.

さらに、計算されたオフセットの信頼性を調べ、信頼に足らないオフセットを破棄することにより、大きな誤差を含むオフセットを採用する機会を削減することができる。信頼性は、例えば、次のような方法で調べることができる。つまり、直近に計算された、いくつかのオフセットのばらつきが規定値以上である場合、最新の計算されたオフセットは信頼できないとする。   Further, by examining the reliability of the calculated offset and discarding the offset that is not reliable, the chance of adopting the offset including a large error can be reduced. The reliability can be checked, for example, by the following method. That is, if the most recently calculated variation in offset is greater than or equal to the specified value, the latest calculated offset is considered unreliable.

上述したように、オフセット計算するための磁気データが球面上の一部にしか分布していないとその磁気データから計算されるオフセットは大きな誤差を有する場合がある。これを避けるために以下のような方法がある。   As described above, if the magnetic data for calculating the offset is distributed only in a part on the spherical surface, the offset calculated from the magnetic data may have a large error. To avoid this, there are the following methods.

すなわち、(1)データバッファの適否、あるいはオフセットの信頼性を、データバッファ中の磁気データが規定値以上の領域数に規定個以上分布しているか否かで判断する。(2)さらに(1)に加え、データバッファ中の磁気データを領域に分類し、一番データ数の多い領域の中で一番古い磁気データを破棄する。特に(2)の場合、データ数の少ない領域の磁気データが破棄されないため、磁気データの分布する領域数が減少することはほとんどない。   That is, (1) The suitability of the data buffer or the reliability of the offset is determined by whether or not the magnetic data in the data buffer is distributed in a predetermined number or more in the number of areas equal to or more than a specified value. (2) Further, in addition to (1), the magnetic data in the data buffer is classified into areas, and the oldest magnetic data in the area with the largest number of data is discarded. Particularly in the case of (2), since the magnetic data in the area having a small number of data is not discarded, the number of areas in which the magnetic data is distributed hardly decreases.

基本的には、オフセットを頂点とし、所定の立体角で区切られた複数の領域に分割するように構成することが好ましい。領域の構成方法はいろいろ考えられる。例えば、オフセットを頂点とし、正多面体の面を含む領域(多角錘)を考え、これらを領域とする方法がある。正多面体としては、正四面体、正六面体、正八面体、正十二面体、正二十面体がある。   Basically, it is preferable to divide the image into a plurality of regions that have an offset as a vertex and are separated by a predetermined solid angle. There are various ways of configuring the area. For example, there is a method that considers an area (polygonal pyramid) that includes a regular polyhedron surface with an offset as a vertex, and uses these as areas. The regular polyhedron includes a regular tetrahedron, a regular hexahedron, a regular octahedron, a regular dodecahedron, and a regular icosahedron.

この方法では、各領域を均等に取れる。特に、正八面体の場合は、互いに直交する3つの平面によって仕切られた領域となり、測定系の直交座標系を正八面体の対角頂点を結ぶ3つの直線と一致させれば、各軸(x,y,z)の測定値の符号を判断するだけで領域に分類することが出来、計算量が少なくてすむ。頂点とするオフセットはどの時点のものを用いても良いが、過去の最も新しい採用された(更新された)オフセットを用いるのが好ましい。   In this method, each area can be taken evenly. In particular, in the case of a regular octahedron, the region is partitioned by three planes orthogonal to each other. If the orthogonal coordinate system of the measurement system is matched with three straight lines connecting the diagonal vertices of the regular octahedron, each axis (x, It is possible to classify into regions simply by determining the sign of the measured value of y, z), and the amount of calculation can be reduced. The offset used as the vertex may be used at any time, but it is preferable to use the latest adopted (updated) offset in the past.

図3及び図4は、正八面体、正二十面体を用いて領域を構成した例を示す図である。各領域は均等ではないが、オフセットを中心とするサッカーボールを考え、オフセットとサッカーボールの各面を含む多角錘で領域を構成しても良い。また、C60やC70などのフラーレン分子の構造から同様に領域を構成しても良い。なお、図4において、オフセット(原点)を頂点として一つの面を含む3角錐が一つの領域を構成する面の数だけ領域が構成される。   3 and 4 are diagrams showing an example in which a region is configured using regular octahedrons and regular icosahedrons. Although each area is not uniform, a soccer ball centered on the offset may be considered, and the area may be configured by a polygonal pyramid including each surface of the offset and the soccer ball. Further, a region may be similarly formed from the structure of fullerene molecules such as C60 and C70. In FIG. 4, regions are formed by the number of surfaces in which a triangular pyramid including one surface having an offset (origin) as a vertex constitutes one region.

地磁気の大きさ、伏角、偏角は人口構造物の影響を強く受ける。建物などが密集した市街地と公園などのオープンスペースでは、地磁気の大きさ等に大きな差が出る。さらに、市街地では、移動とともに時々刻々と地磁気の状況が変化する。このため、上述した計測データを領域に分類し、一番データ数の多い領域の中で一番古い磁気データを破棄していく方法では、地磁気の大きさの異なる磁気データがデータバッファに混在してしまう可能性がある。上述した(2)の方法に加え、一定時間を経た磁気データは無条件にデータバッファから破棄するシーケンスを付加することが好ましい。   The magnitude, dip angle and declination of geomagnetism are strongly influenced by artificial structures. There is a big difference in the magnitude of geomagnetism between urban areas with dense buildings and open spaces such as parks. Furthermore, in the urban area, the geomagnetic state changes every moment with movement. For this reason, in the method of classifying the measurement data described above into regions and discarding the oldest magnetic data in the region with the largest number of data, magnetic data having different geomagnetism sizes are mixed in the data buffer. There is a possibility that. In addition to the above-described method (2), it is preferable to add a sequence for unconditionally discarding magnetic data after a predetermined time from the data buffer.

本発明の実施例2に係る方位角計測装置は、図1に示した実施例1の構成図において、データ分布情報算出部29からの算出データをオフセット良否判定部32に入力させ、このオフセット良否判定部32は、データ分布情報算出部29により算出された領域の数及び各領域内の磁気データの個数が規定値以上であるか否かを判定するように構成したものである。   The azimuth measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention causes the offset quality determination unit 32 to input the calculation data from the data distribution information calculation unit 29 in the configuration diagram of the first embodiment illustrated in FIG. The determination unit 32 is configured to determine whether the number of regions calculated by the data distribution information calculation unit 29 and the number of magnetic data in each region are equal to or greater than a specified value.

図5は、実施例2の方位角計測装置の動作を説明するためのフローチャートを示す図である。まず、磁気データは適当なサンプリング間隔で、磁気センサ21で取得し(S21)、取得した磁気データをデータ取捨選択部26で使用するか否か判定する(S22)。“使用する”と判定された磁気データを、データバッファ27に格納(保存記憶)する。格納した磁気データの個数が規定数を超えた場合は(S23)、データ保有数の一番多い象限の中の一番古いデータを破棄データ選定部28で選定して破棄する(S25)。格納した磁気データの個数が所定規定値以下の場合には、新たに取得した磁気データをオフセット計算用のデータバッファ27に加え(S24)、上述したS21からS23の動作を繰り返す。   FIG. 5 is a flowchart illustrating the operation of the azimuth measuring apparatus according to the second embodiment. First, magnetic data is acquired by the magnetic sensor 21 at an appropriate sampling interval (S21), and it is determined whether or not the acquired magnetic data is to be used by the data selection unit 26 (S22). The magnetic data determined to be “used” is stored (saved) in the data buffer 27. When the number of stored magnetic data exceeds the specified number (S23), the oldest data in the quadrant having the largest number of data is selected by the discard data selection unit 28 and discarded (S25). If the number of stored magnetic data is less than or equal to the predetermined specified value, the newly acquired magnetic data is added to the data buffer 27 for offset calculation (S24), and the operations from S21 to S23 are repeated.

上述したS25により一番古い磁気データをデータバッファ27から破棄すると、次に、新たに取得した磁気データをデータバッファ27に加える(S26)。データ分布情報算出部29では、データバッファ27に記憶されている磁気データに基づいて、この磁気データが分布する領域の数と、この領域の各々に分布する磁気データの個数を領域毎に算出する。   When the oldest magnetic data is discarded from the data buffer 27 in S25 described above, the newly acquired magnetic data is then added to the data buffer 27 (S26). Based on the magnetic data stored in the data buffer 27, the data distribution information calculation unit 29 calculates the number of regions in which the magnetic data is distributed and the number of magnetic data distributed in each of the regions for each region. .

データバッファ適否判定部30では、データバッファ27内の磁気データ群をオフセット計算に適しているか否か判定する(S27)。データバッファ適否判定部30で“適している”と判定した場合には、データバッファ27内の磁気データ群からオフセットをオフセット計算部31で計算する(S28)。S27において“適している”と判定されなかった場合には、上述したS21に戻る。   The data buffer suitability determination unit 30 determines whether the magnetic data group in the data buffer 27 is suitable for offset calculation (S27). If the data buffer suitability determination unit 30 determines “suitable”, the offset calculation unit 31 calculates an offset from the magnetic data group in the data buffer 27 (S28). If it is not determined as “suitable” in S27, the process returns to S21 described above.

次に、オフセット計算部31で計算したオフセットをオフセット良否判定部32で良否の判定をし(S29)、“良”と判定した場合には、データ分布情報算出部29で算出された、規定数の象限に規定個数以上の磁気データがあるかどうかを判断し(S30)、規定個数以上の磁気データがあれば、“良”と判定したオフセットを、オフセット補正計算用のオフセットとして採用更新する(S31)。S29において、“良”と判定されなかった場合には、上述したS21に戻る。また、S30において、規定個数以上の磁気データがなければ、上述したS21に戻る。   Next, the offset calculated by the offset calculating unit 31 is determined to be acceptable by the offset quality determining unit 32 (S29), and when it is determined to be “good”, the prescribed number calculated by the data distribution information calculating unit 29 (S30), and if there are more than the specified number of magnetic data, the offset determined as “good” is adopted and updated as an offset for offset correction calculation (S30). S31). If it is not determined “good” in S29, the process returns to S21 described above. In S30, if there is no more than the prescribed number of magnetic data, the process returns to S21 described above.

次に、本発明の実施例3について以下に説明する。
計算されたオフセットの良否判定を、オフセットを利用する際に上位のアプリケーションで行う時は、予想される“オフセットの計算誤差”を表す指標(以下、オフセット信頼性情報)を出力する。信頼性情報としては、オフセット良否判定の合否の結果を出力してもよいし、オフセットの良否判定に用いる全てあるいは一部の情報を、そのままあるいは何らかの処理を施して出力してもよい。どの程度の精度のオフセットが必要なのかは、オフセットを利用するアプリケーションの種類や、使用されている状況によって異なるので、システムがオフセット計算ルーチンのみ下位のプログラムとして用意しておき、出力されるオフセットの精度にかかわるオフセット信頼性情報の利用方法は、各アプリケーションが決定できるようにしておけば、アプリケーションを柔軟に設計できるし、また、オフセット計算部を各アプリケーションが保持しなくてもよいので、メモリなどの節約にもなる。例えば、携帯電話に電子コンパスとして磁気センサを搭載する場合、所望の角度誤差以内におさまるオフセットのみを採用するようにアプリケーションを構成すればよい。
Next, Embodiment 3 of the present invention will be described below.
When the quality of the calculated offset is judged by a higher-level application when using the offset, an index (hereinafter referred to as offset reliability information) representing an expected “offset calculation error” is output. As the reliability information, the result of the pass / fail determination of the offset may be output, or all or a part of the information used for the determination of the pass / fail of the offset may be output as it is or after some processing. The degree of accuracy that is required depends on the type of application that uses the offset and the situation in which it is used, so the system prepares only the offset calculation routine as a lower program, and the output offset If each application can determine how to use the offset reliability information related to accuracy, the application can be designed flexibly, and each application does not have to hold the offset calculator, so memory etc. It also saves money. For example, when a magnetic sensor is mounted on a mobile phone as an electronic compass, the application may be configured to employ only an offset that falls within a desired angle error.

信頼性情報として、オフセットを数レベルにランク分けした際のランクを出力することもできる。これにより、各アプリケーションでオフセットの信頼性を計算するルーチンを簡便に作成できる。   As the reliability information, the rank when the offset is ranked into several levels can be output. This makes it possible to easily create a routine for calculating the offset reliability in each application.

オフセットの信頼性情報を出力する場合、データバッファの適否判定やオフセットの良否判定は、行わないかあるいはどのアプリケーションでも利用しないような悪い精度のオフセットの出力を抑える程度にする(例えば、数学的にオフセットを計算できないような場合があり得るので、その場合は、オフセット値を出力しない)。   When outputting offset reliability information, data buffer adequacy determination and offset pass / fail determination are performed to such an extent that the output of bad precision offset that is not performed or not used by any application is suppressed (for example, mathematically). Since there may be a case where the offset cannot be calculated, in that case, the offset value is not output).

データ分布情報を信頼性情報に変換して出力することもできる。この場合、分布情報そのものであるデータ分布領域数と各領域のデータ個数を出力してもよいし、オフセットの良否判定結果(規定数の領域に規定個以上のデータがあるか否か)を出力してもよい。上述したように、データ分布領域数と各領域のデータ個数をそのまま出力すると、オフセットを利用するアプリケーションでの良否判定ルーチンが煩雑になるし、良否判定のみを出力すると、様々なアプリケーションの要求を満たす信頼性情報とはならないため、実用上はオフセットをいくつかのランクに分け、このランクを出力するようにすることが好ましい。   Data distribution information can be converted into reliability information and output. In this case, the number of data distribution areas that are the distribution information itself and the number of data in each area may be output, and the result of determining whether the offset is good or not (whether there are more than a specified number of data in the specified number of areas) May be. As described above, if the number of data distribution areas and the number of data in each area are output as they are, the pass / fail judgment routine in the application using the offset becomes complicated, and if only the pass / fail judgment is output, the requirements of various applications are satisfied. Since it does not become reliability information, it is preferable in practice to divide the offset into several ranks and output this rank.

例えば、領域を8つに分けた場合、以下の表1に示したようにランク分けをする。各ランクが、方位角にしてどの程度の誤差を有するかを数式で表すことは難しいので、実際に使用した時の測定データから決定する。   For example, when the area is divided into eight, the rank is divided as shown in Table 1 below. Since it is difficult to express how much error each rank has in terms of azimuth, it is determined from measurement data when it is actually used.

Figure 0004448957
Figure 0004448957

本発明の磁気計測装置の実施例1を説明するための構成図である。It is a block diagram for demonstrating Example 1 of the magnetic measuring device of this invention. 実施例1の方位角計測装置の動作を説明するためのフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart for demonstrating operation | movement of the azimuth angle measuring apparatus of Example 1. FIG. 領域が8つの領域(正八面体による領域分割)である場合を示した図である。It is the figure which showed the case where an area | region is 8 area | regions (area | region division by a regular octahedron). 20領域(正二十面体による領域分割)である場合を示した図である。It is the figure which showed the case where it is 20 area | regions (area | region division by an icosahedron). 実施例2の方位角計測装置の動作を説明するためのフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart for demonstrating operation | movement of the azimuth angle measuring apparatus of Example 2. FIG. 従来の方位角計測装置の動作を説明するためのフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart for demonstrating operation | movement of the conventional azimuth measuring device.

符号の説明Explanation of symbols

21 3軸磁気センサ
21a x軸磁気センサ
21b y軸磁気センサ
21c z軸磁気センサ
22 マルチプレクサ部
23 磁気センサ駆動電源部
24 磁気センサ増幅部
25 A/D変換部
26 データ取捨選択部
27 データバッファ
28 破棄データ選定部
29 データ分布情報算出部
30 データバッファ適否判定部
31 オフセット計算部
32 オフセット良否判定部
33 オフセット補正計算部
34 方位角計算部
35 オフセット信頼性情報算出部
21 3-axis magnetic sensor 21a x-axis magnetic sensor 21b y-axis magnetic sensor 21c z-axis magnetic sensor 22 multiplexer unit 23 magnetic sensor drive power supply unit 24 magnetic sensor amplification unit 25 A / D conversion unit 26 data selection unit 27 data buffer 28 discard Data selection unit 29 Data distribution information calculation unit 30 Data buffer suitability determination unit 31 Offset calculation unit 32 Offset quality determination unit 33 Offset correction calculation unit 34 Azimuth angle calculation unit 35 Offset reliability information calculation unit

Claims (10)

地磁気を検出して方位角を算出する方位角計測に際してオフセット補正を行う磁気計測装置において、
複数の領域に分割された2次元又は3次元の測定空間内で繰り返し磁気を検出する磁気検出手段と、
該磁気検出手段により取得された磁気データを記憶する記憶手段と、
該記憶手段に記憶された磁気データから、該磁気データの分布する領域の数と各領域内の磁気データの個数からなる分布情報を算出する分布情報算出手段と
該分布情報算出手段により算出された分布情報に基づき、記憶された磁気データ群から算出されたオフセットを採用するか否かを判定するオフセット良否判定手段と、
該オフセット良否判定手段によりオフセットを採用すると判定された場合に、採用されたオフセットを用いてオフセット補正を行うオフセット補正計算部と
を備えたことを特徴とする磁気計測装置。
In a magnetic measurement device that performs offset correction at the time of azimuth measurement for detecting geomagnetism and calculating azimuth,
Magnetic detection means for repeatedly detecting magnetism in a two-dimensional or three-dimensional measurement space divided into a plurality of regions;
Storage means for storing magnetic data acquired by the magnetic detection means;
Distribution information calculating means for calculating, from the magnetic data stored in the storage means, distribution information consisting of the number of regions in which the magnetic data is distributed and the number of magnetic data in each region ;
An offset quality determination unit that determines whether or not to adopt an offset calculated from a stored magnetic data group based on the distribution information calculated by the distribution information calculation unit;
A magnetic measurement apparatus comprising: an offset correction calculation unit that performs offset correction using an offset that is adopted when the offset is determined to be adopted by the offset quality determination unit .
前記分布情報算出手段により取得された分布情報に基づき、取得データ群のオフセットを計算するに適しているか否かを判定するデータバッファ適否判定手段と、該データバッファ適否判定手段でオフセットを計算するに適していると判断された磁気データ群に基づいて、オフセット計算を行うオフセット計算部とを備えたことを特徴とする請求項1に記載の磁気計測装置。 Based on the distribution information acquired by the distribution information calculation means, the data buffer suitability determination means for determining whether or not the offset of the acquired data group is suitable for calculation , and the data buffer suitability determination means for calculating the offset The magnetic measurement apparatus according to claim 1, further comprising an offset calculation unit that performs an offset calculation based on a magnetic data group determined to be suitable . 前記分布情報に基づいて前記オフセットの信頼性情報を算出するオフセット信頼性情報算出手段を備え、前記オフセット信頼性情報を外部に出力することを特徴とする請求項に記載の磁気計測装置。 3. The magnetic measurement apparatus according to claim 2 , further comprising offset reliability information calculation means for calculating the reliability information of the offset based on the distribution information, and outputting the offset reliability information to the outside . 前記複数の領域の中で最も磁気データの個数が多い領域に分布する磁気データの中で、最も古い磁気データを前記記憶手段から破棄することを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の磁気計測装置。 Among the magnetic data distributed in regions most number of magnetic data is large among the plurality of regions, according to any one of claims 1 to 3, characterized in that discarding the oldest magnetic data from the storage means Magnetic measuring device. 前記記憶手段は、オフセット計算用に記憶されたすべての磁気データの中で最も古い磁気データを、任意の時間間隔で破棄することを特徴とする請求項に記載の磁気計測装置。 5. The magnetic measurement apparatus according to claim 4 , wherein the storage unit discards the oldest magnetic data among all magnetic data stored for offset calculation at an arbitrary time interval. 地磁気を検出して方位角を算出する方位角計測に際してオフセット補正を行う磁気計測装置において、
複数の領域に分割された3次元の測定空間内で繰り返し磁気を検出する磁気検出手段と、
該磁気検出手段により取得された磁気データを記憶する記憶手段と、
該記憶手段に記憶された磁気データから、該磁気データの分布する領域の数と各領域内の磁気データの個数からなる分布情報を算出する分布情報算出手段と、
該分布情報算出手段により算出された分布情報に基づき、記憶された磁気データ群から算出されたオフセットを採用するか否かを判定するオフセット良否判定手段と、
該オフセット良否判定手段によりオフセットを採用すると判定された場合に、採用されたオフセットを用いてオフセット補正を行うオフセット補正計算部と
を備え、前記領域が、互いに直交する3つの平面によって仕切られた領域であることを特徴とする磁気計測装置。
In a magnetic measurement device that performs offset correction at the time of azimuth measurement for detecting geomagnetism and calculating azimuth,
Magnetic detection means for repeatedly detecting magnetism in a three-dimensional measurement space divided into a plurality of regions;
Storage means for storing magnetic data acquired by the magnetic detection means;
Distribution information calculating means for calculating, from the magnetic data stored in the storage means, distribution information consisting of the number of regions in which the magnetic data is distributed and the number of magnetic data in each region;
An offset quality determination unit that determines whether or not to adopt an offset calculated from a stored magnetic data group based on the distribution information calculated by the distribution information calculation unit;
An offset correction calculation unit that performs offset correction using the employed offset when it is determined by the offset quality determination unit that the offset is employed;
And the region is a region partitioned by three planes orthogonal to each other.
地磁気を検出して方位角を算出する方位角計測に際してオフセット補正を行う磁気計測方法において、
複数の領域に分割された2次元又は3次元の測定空間内で繰り返し磁気を検出する磁気検出ステップと、
該磁気検出ステップにより取得された磁気データを記憶する記憶ステップと、
該記憶ステップにより記憶された磁気データに基づいて、該磁気データが分布する領域の数と、該各領域に分布する磁気データの個数からなる分布情報を算出する算出ステップと、
該算出ステップにより算出された分布情報に基づき、記憶された磁気データ群から算出されたオフセットを採用するか否かを判定する判定ステップと、
該判定ステップによりオフセットを採用すると判定された場合に、採用されたオフセットを用いてオフセット補正を行うオフセット補正ステップと
を有することを特徴とする磁気計測方法。
In a magnetic measurement method for performing offset correction in azimuth measurement for detecting geomagnetism and calculating azimuth,
A magnetic detection step for repeatedly detecting magnetism in a two-dimensional or three-dimensional measurement space divided into a plurality of regions;
A storage step of storing the magnetic data acquired by the magnetic detection step;
Based on the magnetic data stored in the storage step, a calculation step for calculating distribution information including the number of regions in which the magnetic data is distributed and the number of magnetic data distributed in each region;
A determination step for determining whether to employ an offset calculated from a stored magnetic data group based on the distribution information calculated by the calculation step;
A magnetic measurement method comprising: an offset correction step for performing offset correction using the employed offset when it is determined that the offset is employed in the determination step .
前記算出ステップにより算出された分布情報に基づき、記憶された磁気データ群がオフセットを計算するに適しているか否かを判定するデータ適否判定ステップと、該データ適否判定ステップでオフセットを計算するに適していると判断された磁気データ群に基づいて、オフセット計算を行うオフセット算出ステップとを有することを特徴とする請求項に記載の磁気計測方法。 Based on the distribution information calculated by the calculating step, a data suitability determining step for determining whether or not the stored magnetic data group is suitable for calculating the offset, and suitable for calculating the offset in the data suitability determining step. The magnetic measurement method according to claim 7 , further comprising: an offset calculation step for performing an offset calculation based on the magnetic data group determined to be . 前記記憶ステップで記憶された磁気データから、前記複数の領域の中で最も磁気データの個数が多い領域に分布する磁気データの中で、最も古い磁気データを破棄する破棄ステップをさらに有することを特徴とする請求項又はに記載の磁気計測方法。The method further comprises a discarding step of discarding the oldest magnetic data among the magnetic data distributed in the region having the largest number of magnetic data among the plurality of regions from the magnetic data stored in the storing step. The magnetic measurement method according to claim 7 or 8 . 前記破棄ステップは、オフセット計算用に記憶されたすべての磁気データの中で最も古い磁気データを、任意の時間間隔で破棄する第2の破棄ステップをさらに有することを特徴とする請求項に記載の磁気計測方法。 The discarding step, according to claim 9, further comprising the oldest magnetic data of all the magnetic data stored in the offset calculations, the second discarding step discarded at any time interval Magnetic measurement method.
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